Motores y generadores eléctricos - ciencia y tecnologia.

« velocidad de los motores de corriente continua puede controlarse mediante la variación de la corriente del campo. 4 GENERADORES DE CORRIENTE ALTERNA (ALTERNADORES) Como se decía antes, un generador simple sin conmutador producirá una corriente eléctrica que cambia de sentido a medida que gira la armadura.

Este tipo de corrientealterna es ventajosa para la transmisión de potencia eléctrica, por lo que la mayoría de los generadores eléctricos son de este tipo.

En su forma más simple, un generadorde corriente alterna se diferencia de uno de corriente continua en sólo dos aspectos: los extremos de la bobina de su armadura están sacados a los anillos colectores sólidossin segmentos del árbol del generador en lugar de los conmutadores, y las bobinas de campo se excitan mediante una fuente externa de corriente continua más que con elgenerador en sí.

Los generadores de corriente alterna de baja velocidad se fabrican con hasta 100 polos, para mejorar su eficiencia y para lograr con más fácilidad lafrecuencia deseada.

Los alternadores accionados por turbinas de alta velocidad, sin embargo, son a menudo máquinas de dos polos.

La frecuencia de la corriente quesuministra un generador de corriente alterna es igual a la mitad del producto del número de polos por el número de revoluciones por segundo de la armadura. A veces, es preferible generar un voltaje tan alto como sea posible.

Las armaduras rotatorias no son prácticas en este tipo de aplicaciones, debido a que pueden producirsechispas entre las escobillas y los anillos colectores, y a que pueden producirse fallos mecánicos que podrían causar cortocircuitos.

Por tanto, los alternadores se construyencon una armadura fija en la que gira un rotor compuesto de un número de imanes de campo.

El principio de funcionamiento es el mismo que el del generador de corrientealterna descrito con anterioridad, excepto en que el campo magnético (en lugar de los conductores de la armadura) está en movimiento. La corriente que se genera mediante los alternadores descritos más arriba aumenta hasta un pico, cae hasta cero, desciende hasta un pico negativo y sube otra vez a cerovarias veces por segundo, dependiendo de la frecuencia para la que esté diseñada la máquina.

Este tipo de corriente se conoce como corriente alterna monofásica.

Sinembargo, si la armadura la componen dos bobinas, montadas a 90º una de otra, y con conexiones externas separadas, se producirán dos ondas de corriente, una de lascuales estará en su máximo cuando la otra sea cero.

Este tipo de corriente se denomina corriente alterna bifásica.

Si se agrupan tres bobinas de armadura en ángulos de120º, se producirá corriente en forma de onda triple, conocida como corriente alterna trifásica.

Se puede obtener un número mayor de fases incrementando el número debobinas en la armadura, pero en la práctica de la ingeniería eléctrica moderna se usa sobre todo la corriente alterna trifásica, con el alternador trifásico, que es la máquinadinamoeléctrica que se emplea normalmente para generar potencia eléctrica. 5 MOTORES DE CORRIENTE ALTERNA Se diseñan dos tipos básicos de motores para funcionar con corriente alterna polifásica: los motores síncronos y los motores de inducción.

El motor síncrono es en esenciaun alternador trifásico que funciona a la inversa.

Los imanes del campo se montan sobre un rotor y se excitan mediante corriente continua, y las bobinas de la armaduraestán divididas en tres partes y alimentadas con corriente alterna trifásica.

La variación de las tres ondas de corriente en la armadura provoca una reacción magnéticavariable con los polos de los imanes del campo, y hace que el campo gire a una velocidad constante, que se determina por la frecuencia de la corriente en la línea depotencia de corriente alterna. La velocidad constante de un motor síncrono es ventajosa en ciertos aparatos.

Sin embargo, no puede utilizarse este tipo de motores en aplicaciones en las que la cargamecánica sobre el motor llega a ser muy grande, ya que si el motor reduce su velocidad cuando está bajo carga puede quedar fuera de fase con la frecuencia de la corrientey llegar a pararse.

Los motores síncronos pueden funcionar con una fuente de potencia monofásica mediante la inclusión de los elementos de circuito adecuados paraconseguir un campo magnético rotatorio. El más simple de todos los tipos de motores eléctricos es el motor de inducción de caja de ardilla que se usa con alimentación trifásica.

La armadura de este tipo de motorconsiste en tres bobinas fijas y es similar a la del motor síncrono.

El elemento rotatorio consiste en un núcleo, en el que se incluye una serie de conductores de grancapacidad colocados en círculo alrededor del árbol y paralelos a él.

Cuando no tienen núcleo, los conductores del rotor se parecen en su forma a las jaulas cilíndricas que seusaban para las ardillas.

El flujo de la corriente trifásica dentro de las bobinas de la armadura fija genera un campo magnético rotatorio, y éste induce una corriente en losconductores de la jaula.

La reacción magnética entre el campo rotatorio y los conductores del rotor que transportan la corriente hace que éste gire.

Si el rotor da vueltasexactamente a la misma velocidad que el campo magnético, no habrá en él corrientes inducidas, y, por tanto, el rotor no debería girar a una velocidad síncrona.

Enfuncionamiento, la velocidad de rotación del rotor y la del campo difieren entre sí de un 2 a un 5%.

Esta diferencia de velocidad se conoce como caída. Los motores con rotores del tipo jaula de ardilla se pueden usar con corriente alterna monofásica utilizando varios dispositivos de inductancia y capacitancia, que alteren lascaracterísticas del voltaje monofásico y lo hagan parecido al bifásico.

Estos motores se denominan motores multifásicos o motores de condensador (o de capacidad), segúnlos dispositivos que usen.

Los motores de jaula de ardilla monofásicos no tienen un par de arranque grande, y se utilizan motores de repulsión-inducción para lasaplicaciones en las que se requiere el par.

Este tipo de motores pueden ser multifásicos o de condensador, pero disponen de un interruptor manual o automático quepermite que fluya la corriente entre las escobillas del conmutador cuando se arranca el motor, y los circuitos cortos de todos los segmentos del conmutador, después de queel motor alcance una velocidad crítica.

Los motores de repulsión-inducción se denominan así debido a que su par de arranque depende de la repulsión entre el rotor y elestátor, y su par, mientras está en funcionamiento, depende de la inducción.

Los motores de baterías en serie con conmutadores, que funcionan tanto con corrientecontinua como con corriente alterna, se denominan motores universales.

Éstos se fabrican en tamaños pequeños y se utilizan en aparatos domésticos. 6 OTROS TIPOS DE MÁQUINAS En aplicaciones especiales se emplean algunos tipos de máquinas dinamoeléctricas combinadas.

Por lo general, es deseable cambiar de corriente continua a alterna o a lainversa, o cambiar de voltaje de alimentación de corriente continua, o la frecuencia o fase con alimentación de corriente alterna.

Una forma de realizar dichos cambios, esusar un motor que funcione con el tipo disponible de alimentación eléctrica para que haga funcionar un generador que proporcione a su vez la corriente y el voltajedeseados.

Los generadores de motor, que están compuestos de un motor que se acopla mecánicamente a un generador adecuado, pueden realizar la mayoría de lasconversiones antes indicadas.

Un transformador rotatorio es una máquina que sirve para convertir corriente alterna en continua, usando bobinas separadas en unaarmadura rotatoria común.

El voltaje de alimentación de corriente alterna se aplica a la armadura a través de los anillos colectores, y el voltaje de la corriente continua seextrae de la máquina con un conmutador independiente.

Un dinamotor, que se usa por lo general para convertir corriente continua de bajo voltaje en corriente de altovoltaje, es una máquina parecida que tiene bobinas de armadura independientes. Las máquinas de corriente continua conocidas como amplidinas o rototroles, que tienen varias bobinas de campo, se usan como amplificadores de potencia.

Un pequeñocambio en la potencia suministrada a una bobina de campo produce un gran cambio en la potencia de salida de la máquina.

Estos amplificadores electrodinámicos seutilizan a menudo en servomecanismos y otros sistemas de control.

Véase Automatización; Electricidad. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993--2008 Microsoft Corporation.

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